2023天然气发热量的测定可见光光谱-超声波关联法

天然气发热量的测定可见光光谱-超声波关联法I目 次前言 I引言 II范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1原理 2试剂与材料 2仪器与设备 3测量步骤 5检准备 5准性检查 5样测试 5校准 5测试结果的处理 5精密度 5重性 5再性 6检测报告 6III天然气发热量的测定可见光光谱-超声波关联法范围本文件规定了用可见光光谱-超声波关联法测定管输天然气发热量的试验方法。本文件适用于30MJ/m3～45MJ/m3管输天然气高位发热量的测定；本方法也可同时测定低位发热量。本文件适用于二氧化碳、氮气等不含能量气体摩尔体积占比20%以下的天然气发热量测定。5%。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T5274.1 1部分：称量法制备一级混合气体GB∕T13609天然气取样导则术语和定义下列术语和定义适用于本文件。可见光光谱-超声波关联法Visiblespectrumultrasoniccorrelationmethod利用仪器发出的可见光光谱和超声波分别经过气体检测仓时产生相应的光学折射和声速变化来相关联检测天然气发热量的一种方法。1原理N2CO2等不含发热量干扰气体的影响，通过相互关联关系计算得到其对应的发热量，其计算方法见式（1）。可见光光谱-超声波关联法测定天然气发热量原理示意图见图1。图1可见光光谱-超声波关联法测定天然气发热量原理示意图可见光光谱与超声波关联法测定天然气发热量的计算公式：OࢰQ=Q −QOࢰ㎩−QOࢰ1−α

（1）式中：通过光学折射率测定的发热量；通过声速传播速度测定的发热量；可见光光谱与超声波关联系数。试剂与材料标准气根据GB/T5274.1制备或购买具有国家认证的标准物质，推荐使用纯度不小于99.99%（体积分数）2的甲烷气体。参比气纯度不小于99.99%（体积分数）的氮气。仪器与设备分析系统构成采用可见光光谱-超声波关联法测定天然气发热量的分析系统应包括以下部分：——取样系统——样品处理系统——声速传感器——光学传感器——信号处理单元——数据记录显示及传输单元——旁路及尾气放空系统流程示意图见图2。样品气样品气取样系统样品处理系统标准气氮气光学传感器及传输单元信号处理单元声速传感器旁路及尾气放空系统图2 可见光光谱-超声波关联法测定天然气发热量流程示意图取样系统样品处理系统样品处理系统应安装在分析仪之前，能够去除气体中的粉尘、液滴等杂质，并根据仪器所需范围具3声速传感器RS485信号输出，其与发热量vGASvGAS计算方法见式(2)：yvGtS=Ly

(2)式中：L声源发射端到接收端的距离；γ声波从声源发射端到达接收端的时间。光学传感器LED光源、平面镜、棱镜、凸镜、凹镜、检测池、光屏等部分组成。光学折射率可RS485nGAS来检测天然气发热量。nGAS关系见式(3)：Δθ=2πL(nGtS−nREF)λ

(3)式中：L检测池的长度；nGAS光线在样气中的折射率；nREF光线在参比气体中的折射率；λ光源波长。旁路及尾气放空系统该系统具有压力和流量调节功能，在保证仪器正常测量状态下，根据仪器与取样探头之间的距离，让管道中的气体以较快速度流向仪器，并具有气体放空的功能。信号处理单元信号处理单元将声速传感器和光学传感器输送来的信号进行数据处理，并转换成相应的响应值输出。数据记录显示及传输单元4将测试结果以约定的协议传输到终端显示单元，并可进行检测数据的保存及拷贝。测量步骤检测准备安装好取样系统、仪器设备及信号传输系统，取样系统应符合GB/T13609的相关要求。其样品气的流量及压力根据仪器要求设定。仪器开机、预热，给仪器连续通入氮气15min以上，等待仪器稳定。准确性检查5minMJ/m3，则应对仪器状态进行调整。样品测试s或1min。校准通过已知发热量的有证标准气对仪器进行校准。建议使用者每季度对仪器进行一次校准/核查操作；每年或者仪器有重大维修经历时由权威机构对仪器进行一次校准。测试结果的处理当仪器状态稳定后，根据主机终端记录的测试结果，或者现场每30s就地读数，将10min内的连续测试结果相加，计算其算术平均值作为最后报出值。报出值保留两位小数。精密度重复性对于同一个样品，在重复性条件下连续两次测试结果的差值绝对值，在95%的置信区间里不应超过0.01MJ/m3。5再现性95%的置信区间里不0.10MJ/m3。检